宝钢集团八一钢铁股份有限公司 新疆乌鲁木齐 830022
摘要：随着变截面生产工艺在汽车板簧生产中的不断应用，大断面矩形弹簧扁钢市场需求量不断增加，在现有设备工艺条件下，进行全新孔型工艺设计，实现大断面矩形弹簧扁钢的批量生产。
关键词：弹簧扁钢；矩形；孔型设计；料型控制
Abstract：with the application of variable cross-section production technology in automobile leaf spring production，The market demand of large section rectangular flat steel is carried out to realize the mass production of large section rectangular spring flat steel.
Key words：spring flat steel；rectangle；groove design；billet type control
1前言
目前汽车行业为了轻量化，采用了新的弹簧钢板结构，就是单片弹簧的中间段最厚，往两端逐渐变薄的变截面弹簧钢板。这种钢板一片的特性等效于等截面钢板几片的特性。钢板弹簧总成的片数减少，且每一片弹簧都是变截面弹簧，钢板弹簧总成的片数可以减少到2-3片，而且性能达到过去6-8片的要求。这种少片弹簧总成的特点是：单片弹簧截面不相等，总成的片数少，重量轻。这也是该行业的发展趋势，因此汽车弹簧行业提出了大断面矩形弹簧扁钢的需求。
我厂具有悠久的弹簧扁钢生产历史，但仅限于30厚度以内的中等截面半圆弧弹簧扁钢，35以上厚度的大断面矩形弹簧扁钢没有生产先例。为此我厂以顺应市场发展为出发点，进行了大断面矩形弹簧扁钢的开发生产。
2主要设备概括
2.1加热炉为包头钢铁设计院设计的步进梁式加热炉，最大加热能力为80t／h。原料为150X150X10000mm、120X120X10000mm连铸坯，重约1750kg。加热钢种：普碳钢、低合金钢和优质钢。钢坯加热温度1050～1150℃。
2.2轧机
轧线共有18架轧机，粗、中、精轧机组各6架，平立交替布置。粗轧机组Φ550mmX6（短应力轧机），中轧机组Φ450mm X6（短应力轧机），精轧机组Φ350mmX6（短应力轧机）。其中第16架轧机为平立互换式，中精轧机组间设置7个活套，以保证无张力轧制。轧制出口速度最大18m/s。
2.3 剪切机
粗、中轧机组后分别设有1#、2#飞剪，用于切头尾和事故碎断；精轧机组后设有3#倍尺飞剪，其间还设有一条穿水冷却线，用于生产轧后余热处理高强度钢筋。成品冷床输出辊道后设有1台450吨定尺冷飞剪。
2.4输送辊道
轧机后至冷床入口输送辊道，采用带侧导轮式溜槽，防止轧件在输送辊道内产生侧边划线缺陷。
2.5冷床
轧件上冷床采用带裙板辊道，活动裙板安装有侧导轮，防止轧件在裙板内制动过程中产生侧边划伤。冷床为步进式齿条冷床。
3矩形弹簧扁钢工艺设计
38X90规格矩形弹簧扁钢工艺料型设计见表1。该规格选择13#出成品，轧制过程能够使用1#活套，提高成品尺寸均匀性。
表1 38X90规格矩形弹簧扁钢工艺料型
38X90规格矩形弹簧扁钢孔型系统见图1。
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图1 38X90规格矩形弹簧扁钢孔型系统
1-7#孔型与其他规格孔型共用，K2、K4根据成品侧边为矩形的特点，进行重新设计。考虑到矩形弹扁下游用户，需要进行二次变截面轧制，端部轧制后厚度为14mm，为了确保轧制后四边依然为圆角，K2孔型R角使用15°。
在K1-K4采用箱式孔型，为保证轧制过程料型稳定及成品质量要求，K1-K4采用小压下，压下量2-3mm。避免压下量过大，造成的折叠、麻面等表面缺陷。
4轧制关键环节及控制要点
该轧制技术无论是对温度、料形控制，导卫调整，速度调节，还是对设备的操作和运行精度都提出了很高的要求。
4.1温度控制
按传统工艺，一般规格弹簧扁钢开轧温度控制为1020～1070℃，正常生产平面半圆弧弹簧扁钢时，能够满足现场设备能力要求，产品质量可控。故，本次大断面矩形弹簧扁钢开发，开闸温度依然使用1020～1070℃。
4.2标准化现场控制
（1）严格工艺制度的执行
换辊换槽制度，不仅关注轧槽是否到吨位。更要利用好交接班时间，重点对中精轧立式轧机轧槽表面质量进行检查，及时换辊换槽。该方法能够有效避免产品侧边表面缺陷的发生。
（2）关键道次的调整
10#、12#轧机是立轧箱式孔型，压下量非常小，主要是起到轧件宽度均匀的作用，若料型控制偏差较大，很容易出现没负荷的情况，造成成品宽度尺寸不稳定。上线时要对10#、12#轧机槽底尺寸进行复核，确保料型与工艺相符。此外，K1成品道次压下量要控制在2mm以内，避免矩形侧边出现弧形面。
（3）保证轧机装配精度，在运行中选用比较稳定的轧机在关键道次，同时加强对轧机装配质量的监控，对于稳定的料形保证也是必不可少的。
4.3导卫装置的使用和检查
在生产大断面矩形弹簧扁钢时，7#轧机出口料型为平面半圆弧，10#孔型为平面矩形孔，且因8#、9#轧机为空过道次，来料在进10#轧机时易出现倒钢现象。所以10#、12#两架立式轧机，我厂将原滑动导卫更换为滚动导卫。其他机架导卫配置与其他规格通用。
4.4料形差的控制
（1）与小规格弹簧扁钢生产不同的是，生产大断面矩形弹簧扁钢时，我厂将原来的微张力轧制控制为无张力轧制，有利于轧件宽度尺寸的稳定控制。
（2）因轧件尺寸较大，在轧制过程中，1#活套仅在调试期间进行使用，帮助主操工进行张力调整。在料型与速度调整完毕后，甩1#套轧制。
（3）轧机调整工和主操工要全程沟通配合非常重要，便于及时合理进行轧线调整。
4.5质量缺陷改善
在生产大断面弹簧扁钢时，表面问题是影响产能及质量指标的主要缺陷。该类型缺陷也是大规格弹簧扁钢轧制的顽疾之一，针对这种现象，主要有以下措施：
（1）对于轧制过程中2#剪易产生侧边划线的问题，将2#剪出口位置进行改造，安装一组立式导卫，避免轧件与2#剪出口引板产生滑动摩擦，造成划伤。
（2）规范K3料型，同时对K2入口导卫尺寸做合理设计，入口导卫弧面与轧辊面距离控制在3-8mm。以保证来料平稳咬入轧机，避免对K2辊面产生较大冲击。
（3）对平式轧机冷却水管进行合理设计，因大断面产品轧制速度慢，且弹簧钢对温度较为敏感，所以在平式轧机冷却水管设计时，要避免冷却水直接喷淋在轧件表面。
4.6成品收集问题
（1）上冷床
一是确保冷床输入辊道、制动裙板、动齿的正常运转；二是合理调整冷床输送辊道一段、二段、三段参数，避免辊道与轧件产生相对速度，产生划伤；三是合理设置群板与冷床参数，适当延长群板低位和高位时间，确保轧件通条平稳上床；四是根据剪切与轧制节奏匹配的原则，设定合理的冷床空步，一般选择空5-8步。
（2）对齐辊道
因单支轧件吨位较高，轧制时必须确保对齐辊道全部正常投用，保证正常带动轧件对齐。调整工及冷床工要确认轧件端部缺陷长度，做好标记，在定尺剪切时能够将缺陷部位全部切除。
（3）定尺剪切
我厂采用450吨飞剪进行定尺剪切，采用移动式定尺挡板进行长度确定，在定尺剪切是经常出现崩料及短尺现象，解决办法：一是冷剪刀片的使用一般按先剪大规格再剪小规格的次序来使用，大规格钢的剪切对刀片刃口要求较高；二是快速清床，确保剪切温度在300℃以上；三使飞剪剪刃的间隙调整要小于普通规格；四是要保证冷剪前后磁力辊的正常投入和使用及前压辊的间隙严格符合规格尺寸要求；五是要根据剪切温度变化适当增加长度放尺，38mm厚度弹簧扁钢一般长度在下限基础上增加40mm。
5 结语
通过对上述难点要点的技改、控制，目前本厂大断面矩形弹簧扁钢生产已实现成熟化、正常化，目前38X90、38X100规格矩形弹簧扁钢的日产已具备800吨的生产能力，2019年至今已生产2000余吨，实现边际200万元，在目前少片变截面板簧的驱使下，能够第一时间实现该类型产品的开发与批量生产，无论是产品效益、客户满意度都得到了很大的提高，也是产线适应市场，高市场竞争力的表现。